Carte de l'USGS « L'avez-vous ressenti ? » les données montrent que les tremblements de terre à l'est des montagnes Rocheuses sont ressentis sur des zones plus étendues que les tremblements de terre à l'ouest. Crédit :Eric Jones, USGS
Pourquoi un tremblement de terre en Virginie a-t-il été ressenti à plus de deux fois la distance qu'un tremblement de terre de taille similaire en Californie ? La réponse en est une que beaucoup de gens ne réalisent peut-être pas. Les tremblements de terre à l'est des montagnes Rocheuses peuvent provoquer des tremblements de terre notables à des distances beaucoup plus éloignées que les tremblements de terre de taille comparable à l'ouest.
Un séisme de magnitude 5,8 en 2011 à Minéral, Virginie, a été ressentie jusqu'à 600 milles de l'épicentre. Des dizaines de millions de personnes dans l'est des États-Unis et le sud-est du Canada ont ressenti ce tremblement de terre.
En comparaison, un séisme de magnitude 6,0 en 2014 à Napa, Californie, n'a été ressenti que jusqu'à 250 milles de l'épicentre. Malgré le tremblement de terre de Napa libérant environ deux fois plus d'énergie que le tremblement de terre de Virginie et causant beaucoup plus de dégâts près de l'épicentre, cela n'a pas été ressenti aussi loin.
Comme autre exemple, le séisme de magnitude 4,1 qui s'est produit en décembre 2017 près de Douvres, Delaware, a été ressenti à environ 200 miles de l'épicentre. La région qui a ressenti ce tremblement de terre est à peu près de la même taille que celle de l'événement beaucoup plus important en Californie, qui a libéré environ 700 fois plus d'énergie.
Les scientifiques étudient une variété de facteurs qui influencent les différences régionales dans l'intensité et les effets des tremblements de terre. Certains des facteurs sont liés à la nature des plaques tectoniques sous-jacentes et à leur histoire géologique. D'autres sont liés à la taille et à l'âge des bâtiments.
Les ondes sismiques peuvent voyager plus loin à l'est
L'est de l'Amérique du Nord a des roches plus anciennes, dont certains se sont formés des centaines de millions d'années avant ceux de l'Occident. Ces formations plus anciennes ont été exposées à des pressions et températures extrêmes, les rendant plus durs et souvent plus denses. Les failles de ces roches plus anciennes ont également eu plus de temps pour guérir, ce qui permet aux ondes sismiques de les traverser plus efficacement lors d'un séisme.
Cette carte montre des tremblements de terre de magnitude supérieure à 4,0 dans l'est des États-Unis depuis 1973, la première année avec un catalogue complet. Il y a 184 tremblements de terre enregistrés. Un séisme de magnitude 4,0 ou plus peut causer des dommages mineurs ou plus importants. La taille des cercles correspond à la magnitude du séisme, allant de 4,0 à 5,9 (le plus grand était dans le golfe du Mexique). Crédit :United States Geological Survey
En revanche, les roches de l'Ouest sont plus jeunes et brisées par des failles souvent plus jeunes et qui ont eu moins de temps à cicatriser. Ainsi, lorsqu'un tremblement de terre se produit, une plus grande partie de l'énergie des ondes sismiques est absorbée par les failles et l'énergie ne se propage pas aussi efficacement.
Infrastructures plus vulnérables à l'Est
La plupart des anciennes structures de l'Est, comme les bâtiments et les ponts construits avant les années 1970, n'ont pas été conçus pour résister aux tremblements de terre et peuvent donc ne pas bien s'en sortir. Les récents tremblements de terre qui ont frappé près de Christchurch, La Nouvelle-Zélande a montré les dommages que des tremblements de terre peu fréquents peuvent causer à une région avec des structures plus anciennes. Cela étant dit, les bâtiments modernes sont construits selon des normes de conception plus récentes, et il y a eu des progrès dans la modernisation de nombreux bâtiments plus anciens dans l'Est. Dans l'ouest, les structures plus anciennes sont souvent modernisées, et les nouvelles structures sont conçues pour résister à de fortes secousses.
Par ailleurs, les structures plus petites telles que les maisons pourraient subir des secousses plus fortes et plus dommageables dans l'est. Les tremblements de terre à l'Est ont tendance à provoquer des secousses à plus haute fréquence - des mouvements de va-et-vient plus rapides - par rapport à des événements similaires à l'Ouest. Les structures plus courtes sont plus susceptibles d'être endommagées lors de secousses rapides, tandis que les structures plus hautes sont plus sensibles lors de secousses lentes.
Niveau surprenant de tremblement à Washington, CC
Un exemple du risque sismique dans l'est des États-Unis est fourni par le niveau surprenant de secousses terrestres de haute intensité qui se sont produites à Washington, DC, lors du tremblement de terre de Virginie en 2011. Cette secousse a causé des dommages très médiatisés à certains bâtiments historiques, même si le tremblement de terre était de taille modérée et que son épicentre était à 80 miles de la ville.
Pour apprendre plus, Les scientifiques de l'USGS ont déployé 27 sismomètres temporaires à travers DC pour étudier les variations de la force des tremblements de terre. Les instruments ont enregistré les mouvements du sol de 30 tremblements de terre dans le monde au cours des 10 mois où ils étaient en place.
Dommages au Sherman Building à Washington, DC, causé par le séisme de magnitude 5,8 en août 2011 à Mineral, Virginie. Crédit :EHT Traceries
Les scientifiques ont confirmé que les secousses sont amplifiées dans les parties de DC reposant sur une fine couche de sédiments par rapport aux zones construites sur des surfaces plus solides, substrat rocheux plus dur. C'est parce que l'énergie des ondes sismiques peut déplacer le briquet, sédiments plus faibles plus facilement que le substrat rocheux plus dur, et cette énergie est "piégée" et résonne plusieurs fois dans les sédiments.
Bien que cet effet d'amplification ait été bien documenté dans certaines villes occidentales, dont Seattle, Los Angeles et San Francisco, il s'agit de la première étude qui mesure directement l'effet dans la capitale nationale. Il était auparavant soupçonné de se produire à Washington, DC, et avait été trouvé dans d'autres villes comme Boston.
Trenton, New Jersey; Wilmington, Delaware; Baltimore, Maryland; Richmond, Virginie; et Colombie, Caroline du Sud. Des dépôts similaires sous-tendent également les villes de la vallée du Mississippi et de la côte du golfe, notamment Memphis, Tennessee, près de la zone sismique de New Madrid.
Les nouveaux résultats sur l'amplification et la transmission d'énergie plus efficace à l'Est font partie d'une compréhension et d'une sensibilisation accrues aux risques sismiques dans les villes du centre et de l'est des États-Unis. Ces informations sont particulièrement utiles aux ingénieurs et aux architectes lors de la conception de bâtiments et de la modernisation de structures existantes.
Défis de l'évaluation des risques de tremblement de terre dans l'Est
La géologie de l'est des États-Unis et l'histoire relativement éparse des tremblements de terre à étudier font qu'il est difficile pour les scientifiques d'évaluer la fréquence à laquelle les tremblements de terre se produiront et leur ampleur. Les tremblements de terre orientaux sont plus un mystère car ils ne se produisent pas à la limite d'une plaque d'où proviennent la plupart des autres tremblements de terre. Les scientifiques ne comprennent pas complètement l'état de stress dans les plaques tectoniques, et ils étudient comment les contraintes s'accumulent et évoluent et comment les tremblements de terre sont déclenchés.
Les scientifiques ne savent pas non plus précisément où se trouvent la plupart des failles actives à l'Est. La plupart des failles n'ont pas connu de séismes ou de mouvements majeurs au cours des derniers millions d'années, et les failles actives peuvent n'avoir des tremblements de terre que tous les quelques milliers ou dizaines de milliers d'années. Par ailleurs, toute preuve de tremblements de terre passés à la surface des terres dans l'est des États-Unis est souvent masquée par la végétation ou est plus modérée à cause de l'érosion.
Ce graphique montre que les secousses du sol causées par les tremblements de terre sont amplifiées sur les sites avec des sédiments par rapport à ceux avec un substrat rocheux plus dur. Le panneau supérieur montre les secousses du sol sur le substratum rocheux et les sites de sédiments à Washington, DC, d'un tremblement de terre en Caroline du Nord. Le panneau inférieur montre les secousses du sol à DC à la suite d'un tremblement de terre en Alaska. Crédit :United States Geological Survey
Inversement, l'Ouest présente des failles plus actives et de nombreuses zones à végétation clairsemée, ce qui signifie que les tremblements de terre peuvent laisser des marques claires qui éclairent la recherche sur l'histoire des tremblements de terre, taille et effets.
Recherche en cours
La National Science Foundation et l'USGS ont récemment ajouté de nouvelles stations sismiques dans le centre et l'est des États-Unis, créer un réseau plus solide qui augmente le suivi par les partenaires universitaires. Les scientifiques de l'USGS travaillent également avec des collaborateurs universitaires sur plusieurs projets de recherche. Par exemple, ils recherchent dans certaines parties de la Virginie et des Carolines des preuves de tremblements de terre forts dans le passé, surveiller les tremblements de terre et étudier les failles à proximité du tremblement de terre de 2011 en Virginie et du tremblement de terre de 1886 à Charleston, Caroline du Sud, et mener des études détaillées de la région centrale sismiquement active de la Virginie.
Les scientifiques ne peuvent pas prévoir les tremblements de terre
En ce qui concerne la prévision des tremblements de terre, aucune méthode fiable de prévision des séismes à court terme n'a jamais été développée. Les scientifiques ne s'attendent pas non plus à développer une méthode dans un avenir prévisible. Cependant, en utilisant des données scientifiques, telles que les emplacements des failles et les modèles de tremblements de terre sur de nombreuses années, les probabilités peuvent être calculées pour les futurs tremblements de terre, et cette information est utilisée dans l'élaboration des codes du bâtiment. Par ailleurs, l'USGS et ses partenaires travaillent au développement d'un prototype de système d'alerte précoce aux tremblements de terre pour la côte ouest des États-Unis appelé ShakeAlert. Le système ne prédit pas les tremblements de terre, mais une fois qu'un tremblement de terre se produit, il pourrait fournir quelques secondes à plusieurs dizaines de secondes d'avertissement avant que les ondes sismiques n'arrivent et provoquent de fortes secousses.
Plus de tremblements de terre à l'ouest
L'ouest des États-Unis se situe le long des limites des principales plaques tectoniques qui composent la croûte terrestre :la plaque nord-américaine et les plaques océaniques à l'ouest. Ces plaques se déplacent les unes contre les autres, briser la croûte le long de nombreuses failles comme la faille de San Andreas. Les failles à l'Est sont moins actives et se situent entièrement dans la plaque nord-américaine.
L'un des messages à retenir les plus importants est que tout le monde doit savoir comment se protéger lors d'un tremblement de terre. Consultez la campagne Ready de la FEMA pour obtenir des conseils sur la préparation aux séismes.
